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木星只有一顆,為什麼觀測紀錄裡有兩套自轉經度?

赤道雲帶和高緯雲帶轉得不完全一樣,不能用一個「固定表面」鐘來描述。

行星與太陽系小天體

木星照片上的條紋來自大氣。不同緯度的雲帶運動不同,觀測者用系統I和系統II記錄兩種常用的旋轉節奏。我們將兩條帶各放一個標記,比較它們怎麼經過中央。

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先猜一下

兩套自轉經度是否表示記錄了兩顆木星?

查看答案與解釋

不是,是不同緯帶的旋轉參照 — 同一顆氣體行星的雲帶並非整塊剛性表面。

再把體驗和科學連結起來

先把木星當成有雲帶的氣體行星

圖案是示意雲帶,不是像地球陸地那樣固定的地表地圖。

不同緯度可有不同角速度

給兩種自轉節奏分別編號

系統I常用於赤道帶,系統II用於更高緯帶。兩個經度值在同一個時刻都可以有意義。

W₁=17.710°+877.90003539°d;W₂=16.838°+870.27003539°d

把觀測方向和光行時加入

木星自身轉動之外,還需知道地球看向它的方向,和光從它到這裡的延遲。

幾何中央經線包含距離光行時項

明亮圓盤與整個圓盤略有不同

相位修正把幾何中央經線移到明亮部分的中央。 P再說明北極軸在影像中朝哪邊傾斜。

幾何 ω → 相位修正後的視中央經線

d是距規定基準時刻的日數,兩個W使用不同自轉率。先求幾何中央經線,再加光行時和相位修正;系統I、II的經度不能直接相減當作天體移動。

試一試

固定經度標記,推進時間;注意幾何中央經線與明亮部分中央經線也包含一個相位差異。

動手看一遍 →

符號不用背

系統I / II
赤道帶與較高緯帶所採用的兩組自轉經度
ωI / ωII
幾何圓盤中央經線
DE / DS / P
地球緯度 / 太陽緯度 / 北極位置角

演算法、精確度與適用範圍

實現第43章高精度主要路線:日期黃道VSOP87地球/木星、書中經度光行時近似、兩個系統的旋轉角、DE/DS、幾何中央經線及相位修正後的明亮圓盤中央經線、光行差與章動後的P。未把第44章低精度幾何冒充本課高精度法;本課另用已編譯AA+的多個日期獨立對照。圖上兩個雲帶標記分別使用系統I/II幾何中央經線投影,不是真實大紅斑位置,未模擬雲層漂移或流體動力學。低精度43章路線已作為第44章低精度衛星所需幾何計算,低精度中央經線及相位簡式亦在math中實現並核驗,但未單獨開關展示。

我的理解檢查

本課程兩條帶上的標記是真實大紅斑預報嗎?

不是 — 實際雲團也會漂移,示意標記只用來講兩套經度。

比較兩個經度前,最該確認什麼?

用的是同一系統和同一時刻嗎 — I/II及幾何/視中央經線不能混用。

木星自身轉快,光行時還重要嗎?

重要 — 快轉行星在幾十分鐘光行時內會明顯改變朝向。

先說明是哪個自轉系統、哪個時刻,以及幾何圖形還是明亮圓盤的中央,經度才有可比性。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 43 章

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